An artificial intelligence-based system for modernizing and optimizing production scheduling with a focus on industry 4.0 and ESG

• Grant number: 24/19318-5
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Innovative Research in Small Business - PIPE
• Start date: November 01, 2024
• End date: October 31, 2025
• Field of knowledge: Engineering - Production Engineering - Operational Research
• Agreement: SEBRAE-SP
• Principal Investigator: Monique Simplicio Viana
• Grantee: Monique Simplicio Viana
• Company: 56.069.279 MONIQUE SIMPLICIO VIANA
• CNAE: Desenvolvimento e licenciamento de programas de computador customizáveis
• Associated research grant: 24/04494-2 - An Artificial Intelligence-based system for modernizing and optimizing production scheduling with a focus on Industry 4.0 and ESG, AP.PIPE

Abstract

Para a fase do programa PIPE Start, o projeto tem como objetivo desenvolver um protótipo pré-operacional de um sistema baseado em Inteligência Artificial (IA) para a modernização e otimização da programação da produção, com ênfase na Indústria 4.0 e considerando os princípios de Environmental, Social, and Governance (ESG). O sistema visa inovar a indústria através da combinação estratégica de tecnologias de ponta e considerações fundamentais de sustentabilidade. Através da convergência da IA com os princípios ESG, o projeto se propõe a criar um paradigma novo e altamente eficiente para aprimorar o processo de programação da produção, considerando simultaneamente responsabilidade ambiental e social. A Indústria 4.0 representa uma nova era da produção industrial, na qual a digitalização, automação e interconectividade de processos são amplamente utilizadas para aumentar a eficiência e a competitividade. Neste contexto, a programação da produção é uma etapa fundamental, que busca organizar e coordenar o fluxo de trabalho para maximizar a produtividade e minimizar os custos. O sistema irá utilizar as mais atuais e eficientes técnicas avançadas de IA, como metaheurísticas, para determinar decisões precisas. A IA irá processar grandes volumes de dados para analisar o desempenho da produção e identificar padrões, gargalos e oportunidades de melhoria, identificando comportamentos complexos e possibilitando decisões ágeis. Isso resultará em operações de fabricação concisa, na redução de custos e na maior capacidade de adaptação às flutuações do mercado. Além disso, o projeto terá um foco especial em questões relacionadas à sustentabilidade e responsabilidade social, incorporando os princípios ESG ao sistema. Isso significa que, além de buscar a eficiência produtiva, o sistema também considerará aspectos ambientais, sociais e de governança corporativa para tomar decisões mais conscientes e sustentáveis. Por exemplo, a solução poderá otimizar a alocação de recursos para reduzir o consumo de energia, minimizar o desperdício de matéria-prima e garantir condições de trabalho seguras e justas para os colaboradores. A transparência e a prestação de contas também serão aprimoradas, uma vez que a IA permitirá uma rastreabilidade mais detalhada e auditorias eficazes. Ao considerar a sustentabilidade desde o início do processo de produção, as empresas podem atender às expectativas dos investidores, reguladores e consumidores que valorizam práticas empresariais responsáveis. Os benefícios do projeto não estão somente restritos ao âmbito das operações internas das empresas. A otimização da programação da produção poderá resultar em prazos de entrega mais curtos, produtos de alta qualidade e preços competitivos. Isso fortalecerá a posição das empresas no mercado. Além disso, as práticas de ESG podem melhorar a reputação corporativa, atraindo investidores e parceiros alinhados com valores sustentáveis. Sendo assim, para esta fase do programa PIPE Start, propõem-se que os avanços sejam conduzidos a fim de preencher três principais lacunas no tema: a modelagem de IAs que representam o estado da arte na atuação sobre problemas de programação da produção para problemas industriais reais; a confecção de um pré-operacional com o objetivo de apresentar soluções otimizadas pela IA considerando-se inicialmente como medida de desempenho o Makespan, que consiste no tempo total de produção de um conjunto de produtos; a incorporação de conceitos de ESG na modelagem da proposta, indicando como cenários otimizados estão contribuindo com a redução de impactos ambientais. Como resultados esperados ao final da primeira fase do projeto, deve ser demonstrada a viabilidade técnica do uso de IA, já validadas em benchmarks acadêmicos, sobre situações industriais reais, comprovando, então, a eficiência do projeto proposto no atendimento das lacunas apontadas e, consequentemente, otimizando a programação da produção considerando os princípios ESG.